ATM Asynchronous Transfer Mode
ATM ist ein paketvermitteltes verbindungsorientiertes Verfahren, das auf
Verbindungen unter Verwendung von Datenpaketen fester Länge von 53 Byte
(5 Bytes für den Header, 48 Bytes für Daten) beruht. Bei ATM heisen die
Pakete Zellen.
ATM-Zelle
Header
5 Byte |
Nutzdaten
48 Byte |
Vorteile:
Hohe verfügbare Bandbreiten:
- STS- 3 155 Mbit/s
- STS-12 622 Mbit/s
- STS-48 2,48 Gbit/s
leichte Skalierbarkeit: Übertragungsbandbreite wird flexibel bereitgestellt
für Daten, Sprache, Text und Bilder geeignet
Quality of Service
ATM arbeitet verbindungsorientiert, es baut immer eine Punkt zu Punkt
Verbindung auf. Eine Virtual Connection.
Ein ATM-Endgerät kann mehrere Virtual Connections aufbauen. Dabei steht
der Weg nicht fest.
Wenn die Verbindung A nach B nicht möglich oder schon ausgelastet ist,
wird z. B. von A über C und D nach B verbunden.
Im ATM Netzwerkt giebt es zwei unterschiedliche Schittstellen:
UNI User Network Interface
Die Schnittstelle zwichen dem ATM Endgerät und dem ATM Netzwerk.
Adressiert 255 Virtual Paths und 65535 Virtual Channels.
| Bit |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| Byte 0 |
General Flow
Control |
Virtual Path
Identifier |
| Byte 1 |
Virtual Path
Identifier |
Virtual Channel
Identifier |
| Byte 2 |
Virtual Channel
Identifier |
| Byte 3 |
Virtual Channel
Identifier |
Payload
Type |
CLP |
| Byte 4 |
Header Error
control |
NNI Network Network Interface
Die Schnittstelle zwichen zwei ATM Switches.
Adressiert 4095 Virtual Paths und 65535 Virtual Channels.
NNI Zellen Header
| Bit |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| Byte 0 |
Virtual Path
Identifier |
| Byte 1 |
Virtual Path
Identifier |
Virtual Channel
Identifier |
| Byte 2 |
Virtual Channel
Identifier |
| Byte 3 |
Virtual Channel
Identifier |
Payload
Type |
CLP |
| Byte 4 |
Header Error
Control |
Die Verbindung zwischen zwei Endpunkten erfolgt über Virtual Connections.
Eine Virtual Connection hat einen VC (Virtual Channel) und der VC ist
zusammen mit anderen VC in einem VP (Virtual Path). VC und VP beschreiben die
Virtual Connection zwischen zwei ATM-Interfaces eindeutig.
Eine ATM Verbindung
läuft aber meist über mehrere ATM-Switches. Eine Virtual Connection kann
nach jedem Switch eine andere VC und VP Zuordnung haben. Ein ATM-Switch baut
Tabellen auf, die für jede Virtual Connection die Zuordnung VC/VP Eingang zu
VC/VP Ausgang enthalten.
Bei VCS Virtual Channel Switching werden die Kanäle über verschiedene
Pfade geschaltet.
Bei VPS Virtual Path Switching wechselt der Virtual Path u. U. nach jedem
Switch, die Virtual Channels bleiben im gleichen Virtual Path.
Bei den Verbindungen gibt es zwei Arten:
PVC Permanent Virtual Circuit
Ist eine dauerhafte Verbindung, von Hand in eine Tabelle eingetragen.
SVC (Switched Virtual Circuit)
Werden nur für die Dauer der Übertragung aufgebaut und nach Übertragungsende
automatisch wieder abgebaut. Der Verbindunsaufbau erfolgt automatisch.
Im Header einer ATM-Zelle werden keine Quell- und Zieladressen
angegeben, sondern nur ein Virtual Path (VPI)
und ein Virtual Channel (VCI).
Ein Virtual Channel (VC) ist eine für die Datenübertragungszeit geschaltete
Verbindung, welche für die Endgeräte so aussieht wie eine Standleitung.
Diese geschaltete Verbindung wird als virtuell bezeichnet.
Zur Kennzeichnung dient ein VCI (Virtual Channel Identifier).
Ein Virtual Path (VP) besteht aus mehreren Virtual Channels.
In der ATM Zelle ist der Virtual Path mit VPI (Virtual Path Identifier)
bezeichnet. Anwendungen können mehrere virtuelle Kanäle gleichzeitig
belegen. Bei ATM können die Virtual Channels in jedem Switch ihre
Virtual Paths wechseln. Auch die Virtual Paths können in jedem Switch wechseln.
|
|
| In |
Out |
VPI= 5
VCI= 3 |
VPI= 2
VCI= 7 |
|
| In |
Out |
VPI= 2
VCI= 7 |
VPI= 4
VCI= 6 |
|
VCI und VPI beschreiben die Virtual Connection nur zwischen zwei ATM-Interfaces
eindeutig. Jedes ATM-Gerät hat noch eine eindeutige ATM-Adresse.
Die Adresse kann mit ILMI ermittelt werden.
Es giebt drei Formate:
E164 (ISDN)
DCC Data Country Code
ICD International Code Designator
Die ATM Adressen sind nach diesen Formaten weltweit eindeutig und können
von jedem ATM Gerät als Zieladresse genutzt werden.
ATM Adresse NSAP Format DCC
| Byte |
1 |
2 |
3 |
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5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
| AFI=39 |
AFI |
DCC |
HO-DSP |
ESI |
SEL |
| |
Netzwerkteil |
Userteil |
AFI: Authority Format Identifier, das Adressformat.
DCC---Identifies particular countries. Der Ländercode, Deutschland=276F
HO-DSP High Order Domain Specific Part: Routing Domain RD (Byte 12, 13) plus
Area Indentifier AREA (Byte 10,11) plus Rest.
ESI: End System Identifier, ATM-Endgeräteaddresse.
SEL: Selector Field ? Funktion unklar.
ATM Adresse NASP Format ICD
| Byte |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
| AFI=47 |
AFI |
ICD |
HO-DSP |
ESI |
SEL |
| |
Netzwerkteil |
Userteil |
AFI: Authority Format Identifier, das Adressformat.
ICD: Identifies particular international organizations.
HO-DSP High Order Domain Specific Part: Routing Domain RD (Byte 12, 13) plus
Area Indentifier AREA (Byte 10,11) plus Rest.
ESI: End System Identifier, ATM-Endgeräteaddresse .
SEL: Selector Field ? Funktion unklar.
ATM Adresse NASP Format E.164
| Byte |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
| AFI=45 |
AFI |
E.164 |
HO-DSP |
ESI |
SEL |
| |
Netzwerkteil |
Userteil |
AFI: Authority Format Identifier, das Adressformat.
E.164 ISDN Adresse bis 15 Zahlen, BCD-Codiert.
HO-DSP High Order Domain Specific Part: Routing Domain RD (Byte 12, 13) plus
Area Indentifier AREA (Byte 10,11).
ESI: End System Identifier, ATM-Endgeräteaddresse .
SEL: Selector Field ? Funktion unklar.
Im ATM-Netz hat jede Station ihre eigene ATM-Adresse.
Für lokale Netze wird das Interim Local Management Interface (ILMI) verwendet.
ILMI überträgt am UNI über den virtuellen Kanal VPI0/VCI16. Als Protokoll wird
SMMP Simple Network Management Protocol verwendet. Wenn eine neue Station in
das Netz kommt, sendet sie ihren End System Identifier (ESI). Der vorhandene
Switch antwortet mit dem Netzwerkteil. Die neue Station ergänzt den gerätespezifischen
Teil und antwortet mit ihrer vollständigen ATM-Adresse. Die neue Station kennt
ihre ATM-Adresse, das Netz die neue Station.
PNNI Private (Public) Network to Network Interface
P steht für (P)rivate in LAN Umgebungen und für (P)ublic in öffendlichen Netzen.
PNNI ist ein Routingprotokoll ähnlich wie OSPF. Hello Packete alle 7s (VPI=0; VCI=18).
Die Switches nutzen PNNI Topology State Packets (PTSP).
Darin sind enthalten:
- Die ereichbaren Adressen
- Die Quality of Service
- Verfügbare Virtual Connections
Alle Switche haben den gleichen Informationstand über das gesamte Netz in einer Datenbank.
Die Wegfindung geschieht, wie bei OSPF, nach dem Shortest Path Frist Algorithmus.
Die Endstation sendet eine Setup Nachricht über eine UNI Verbindung zum
Switch. Die Setup Anforderung enthält die Ziel-ATM-Adresse, QoS Anforderungen
und die Service Class.
Der Switch überprüft mit Hilfe seiner mit PNNI erstellten Link-State-Datenbank
ob die gewünschte Verbindung möglich ist, falls ja, wählt der Switch den
kompletten Weg zum Ziel. Der Switch schickt die Setup Nachricht mit dem Weg,
angehängt als Designated Transit List (DTL), über den ausgewählen Port auf
VPI 0 VCI 18 zum nächsten Switch.
Dieser Switch überprüft die Setup Nachricht wieder ob die gewünschte Verbindung
möglich ist, falls ja, sendet er eine Call Proceeding Nachricht mit der VPI/VCI
der gewünschten Verbindung zurück und eine Setup Nachricht über den vorgegebenen
Weg auf VPI 0 VCI 18 zum nächsten Switch.
Falls die gewünschte Verbindung nicht möglich ist, wird ein
Cranked Back zurück gesand.
Entsprechend den verschiedenen Anforderungsprofilen festgelegte Klassen
von ATM-Diensten.
Es sind vier Diensteklassen definiert:
Constant Bitrate: CBR
Variable Bitrate Realtime: RT-VBR
Variable Bitrate None Realtime: NRT-VBR
Available Bitrate: ABR
Unspecified Bitrate: UBR
| Class of service |
Old class of service |
Description |
| CBR |
Class A |
Constant Bit Rate
Connection Oriented
Synchronous Traffic
Supports Peak
Cell Rate Traffic
min. Zellverzögerung
min. Cell Delay Variation
|
| RT-VBR |
Class B |
Variable Bit Rate (VBR)
Realtime
Connection Oriented
Synchronous Traffic
Supports Peak Cell Rate Traffic
Supports Cell Rate Traffic
Maximum Burst Size Traffic
Anwendungen mit Echtzeitanforderung
|
| NRT-VBR |
Class B |
Variable Bit Rate
Non Real Time Traffic
Supports Peak Cell Rate Traffic
Supports Cell Rate Traffic
Maximum Burst Size Traffic
Zulässig sind Zellverzögerungsschwankungen
|
| ABR |
Class C |
Variable Bit Rate
Connection Oriented
Asynchronous Traffic
Maximum Burst Size Traffic
Bandbreite wird nach Verfügbarkeit angepasst
|
| UBR |
Class D |
Connectionless Packet Data
Keine bestimmte Bandbreite
Keine max. Zellverzögerungen
Keine max. Zellverzögerungsschwankungen
Keine Garantie Zustellung von Datenpaketen
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